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防疫黑科技“光疫苗”
日期 : 2021-09-05 来源: 复旦大学、科研大匠、中科院物理所、中国科普博览、大公报 作者 : 浏览量 : 2187
在东京奥运会上,中国奥运代表团不仅收获了骄人战绩,而且做到了全员无一新冠病例,实现了代表团出征前立下的“零感染”目标。除了使用常规的口罩、消毒设备、疫苗等防疫措施以外,中国代表团背后有一项名为“光疫苗”的黑科技。
它其实是一款能发出222nm特定波长紫外线的消毒仪。据报道,它能针对病毒细菌等微生物,尤其是新型冠状病毒,实现99.99%的杀菌效果。日常生活中我们使用的紫外线灯大多是普通直管热阴极低压汞灯,通电后可以产生足够强度的波长为253.7nm的紫外线,在进行了一定时长的辐照后,就能达到99-99.9%的消杀效果。需要注意的是,253.7nm的紫外线能量较高,而且可透进皮肤。如果人体长时间暴露于紫外线灯下,皮肤、眼睛都会受到伤害,轻则电光性眼炎、皮肤灼伤,重则白内障、皮肤癌。所以,当紫外线灯开启时,人一定要到紫外线灯照不到的地方等待。人与开启的紫外线灯不可兼得,这可能是紫外线消毒法一个比较大的缺憾。



光疫苗的原理
其科学原理来自哥伦比亚大学公共卫生学院核医学研究中心David Brenner教授在《自然》期刊上发表的论文。他的团队研究发现:222nm紫外线既对人体无害,又能高效消毒。222nm光谱低至每平方厘米1.2-1.7mJ的剂量,在一定距离条件下,可在有效时间3秒钟内消灭99.9%的病毒。
专家进一步解释,病毒、细菌和真菌类的微生物,都可以通过特定波长光谱照射进行消杀,而222nm波长辐照能量被新冠病毒高度吸收后,其核糖核酸(RNA)螺旋结构链接被破坏,导致其失去覆製能力,从而达到消杀效果。当纳米波达到一定的量,就能创造一个病毒无法传播的环境来保护人类。

222nm紫外线对人体无害
科学家们进行了对比实验:让一部分雄性无毛小鼠暴露于222nm的紫外线中,一部分暴露于253.7nm的紫外线中,一部分不暴露,保证紫外线光强和辐照时间一致,在暴露结束48小时后观察其皮肤发生的变化。他们发现经历222nm紫外线辐照几乎与无辐照没区别,而253.7nm的辐照则让皮肤受损严重。所以说,222nm的紫外线能够起到杀菌消毒作用而基本不对人体产生伤害,能实现“人机共存,实时消毒”。

应用场景
目前,“光疫苗”相关的场景运用探索正在有序展开。在今年东京奥运会的中国代表团驻地,“光疫苗”已得到运用。复旦大学专家介绍,在东京奥运会前,运动医学研究所反复论证,确认其对新冠病毒消杀的有效性、对人体的安全性后,才决定让这一产品随中国奥运健儿出征东京。

奥运中国之家内的“光疫苗”
奥运会期间,在供运动员康复、训练的中国之家和奥运村里每个中国运动员的房间内,均配备有“光疫苗”设备。它们可持续消杀空气和环境中的病原体,同时不影响运动员的日常生活与训练。值得注意的是,由于不能在东京现场破墙施工,提供给国家队的“光疫苗”都是即插即用。
除了此次东京奥运会,在郑州抗灾防疫战中,“光疫苗”设备也被广泛运用。



因为222nm的紫外线可用于有人的场景,对于人员密度高、人流量大的场所,以及医院(尤其发热门诊)这样的高风险场所具有特别的优势。不过由于光只能沿直线传播,所以在光照不到的地方,消杀效果会比较有限,这也是紫外线消毒法的一个短板。
目前研究人员正在积极研发尽可能克服短板、并且能应用于更多场景下的民用消毒仪。相信未来的某一天,升级版的消毒仪会走进寻常百姓家,为抗疫做出更大的贡献!


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